Cerrado [Desafío 0.01] La nevera

[La esfinge]

Para este primer desafío en los Foros de la Web de Física vamos a intentar explicar algo que le ocurrió a una de mis amigas Musas, Caliope. La de bello rostro, como la solían llamar, recientemente decidió modernizarse y comprarse un frigorífico con el fin de preservar la frescura de sus deliciosos manjares.

Con su ya famosa elocuencia, Calipoe me explicó cómo estando preparando uno de sus deliciosos menús, necesitó acudir a su nuevo electrodoméstico a por una ración de yogur para su salsa. Apenas medio segundo después, se dio cuenta que había olvidado coger la carne para el plato principal, por lo que intentó abrir la nevera de nuevo. Para su sorpresa, se dio cuenta de que le resultaba imposible abrir de nuevo la puerta. Caliope llamó a su padre para que la ayudara. El rey de los dioses tardó en llegar cinco minutos. Ante la sorpresa de la bella musa, y para burla de su padre Zeus, no le costó el más mínimo esfuerzo abrir el electrodoméstico esta vez.

Al escuchar esta historia, me di cuenta que existía una razón física por la que resulta tan difícil abrir una nevera poco después de tenerla abierta, pero vuelve a ser sencillo al cabo de cierto tiempo. Y, de hecho, hay una forma de volver a abrirla inmediatamente sin demasiado esfuerzo.

Así pues, alegres miembros de La Web de Física, para este primer desafío deben intentar explicar esas dos cosas; la razón física por la que ocurre este fenómeno, y la forma de volver a abrir rápidamente la puerta, sin ocasionar daños claro está.

[La esfinge]

Re: [Desafío 0.1] La nevera

La clasificación de esta semana es la siguiente:

Pos	Nombre	Puntos	Reputación
1	Barbol	10	50
2	Dramey	6	30
3	Quasarilla	4	20
3	Adosgel	4	20
5	FernandaLP	0	0

Las normas del desafío están aquí.

Además, os hemos preparado un pequeño vídeo para que comprovéis el efecto comentado en este desafío:

Como veis, Zeus intentó abrir la nevera de forma normal, pero en vez de abrirse la puerta se movió toda la nevera. Pero si se sabe como, se puede abrir sin esfuerzo, ¡con un sólo dedo!

[Dramey]

La nevera de Caliope

Bueno, voy a empezar a divagar un poquillo...

Va a tener algo que ver con la presión. Debe haber algún mecanismo que baja la presión en el interior de la nevera. Después, por otro mecanismo a determinar se igualan las presiones exterior/interior y es fácil abrir la nevera de nuevo.


Si no quieres esperar lo único que tienes que hacer es deformar la goma para igualar las presiones.


Bueno, mi hipótesis es que inicialmente (nevera abierta) tenemos el gas a temperatura ambiente (pongamos 300K). Cuando cierras la nevera tienes un volumen de gas $V_{inicial}=\frac{nR300}{P_{atmosferica}}$

Después tienes la nevera a, pongamos 277K, luego la presión en el interior de la nevera es $P_{interior}=\frac{nR277}{\frac{nR300}{P_{atmosferica}}}=P_{atmosferica}\frac{277}{300}$

Ahora supondremos una superficie de la puerta de la nevera de 0.5$m^{2}$

Esto nos da una fuerza de $P_{atmosferica}\frac{277}{300}0.5=P_{atmosferica}\frac{277}{600}=P_{atmosferica}0.46$

Teniendo en cuenta que la presión atmosférica es $1.013 10^{5}Pa$ Nos deja que la fuerza que hay que aplicar es de ¡46 KN!. ¿Quién se anima a levantar una pesa de 4683 Kg? Tal vez Zeus pueda, yo desde luego, no.

Ahora bien, siempre podemos deformar la goma para que entre aire del exterior y entonces abriremos la nevera como un misil

El modo en el que se igualan las presiones son por los poros que tiene todo material. Mucho más con la cantidad de perímetro que tiene la puerta de la nevera es más o menos rápida la pérdida de vacío.

Hay una cosa que no me gusta demasiado, tengo que suponer que el enfriamiento del aire de la nevera es instantáneo, y realmente el calor específico del aire no me lleva a creer que esto sea muy realista.

[Adosgel]

La nevera

Tengo un problema, acabo de probar en mi frigorífico y no noto diferencia entre abrir recientemente y hacerlo más tarde. Supongo que será porque no he puesto la calefacción y se está fresco aquí, pues en verano sí que se nota.

Motivo- porque al abrir el frigorífico, el aire del interior cae por su propio peso al estar más frio que el aire exterior, siendo repuesto por aire más cálido que entra desde arriba.
Al cerrar la puerta con su junta comprimible, el aire del interior está bastante más caliente que las paredes y alimentos del interior, por lo que se enfría rápidamente, teniendo un coeficiente de dilatación mucho mayor que los elementos que absorben su calor; por lo que se crea una depresión tan rápida que la flexibilidad de la junta permite cerrarse más la puerta y a la vez hacer un cierre más ermético de ella.

Si pretendemos abrirla en ese momento, luchamos además contra la contracción de su interior, por lo que tenemos que realizar más fuerza.

Con el paso del tiempo, va entrando lentamente más aire (pues el cierre no es ermético) hasta equilibrarse las presiones exterior e interior, volviendo a abrirse fácilmente.

Método para abrir inmediatamente- se me ocurre comprimir la gunta de goma para abrir un hueco por el que entre el aire. No sé... me parece este método un poco chapucero, jeje.

Saludos.

[quasarilla]

[Desafío 0.1] La nevera

Mi respuesta es la siguiente:

La temperatura interior de la nevera es inferior a la exterior y la presión es menor cuando la puerta esta cerrada. En el momento que se abre al aumentar la temperatura de la nevera (aplicando la Ley de Gay-Lussac), la presión exterior será mayor que la interior y eso hará que sea un poco más difícil abrirla hasta que la temperatura interior disminuya y por lo tanto la presión vuelva a ser inferior que la exterior.

$\frac{P1}{P2} = { \frac{T1}{T2} }$

[fernandaLP]

La nevera

se forma vacio? jajaa que se yo, será por eso...

para abrirla sin esfuerzo... lo que hago yo es tirar del burlete, jaja no lo hagan en casa que a la larga se falsea.

[Barbol]

Desafío de la nevera

Hola hola!

Veamos... hay que responder por qué no podemos abrir una nevera justo después de cerrarla, pero sí un ratejo más tarde.

Bueno, yo siempre que veo cosas que se mueven (o en este caso no se mueven) mágicamente recurro a mi amiga la presión (1).

Si la puerta no se abre es porque tenemos más presión fuera que dentro, cuando esto ocurre tenemos que por la parte de fuera el aire empuja la puerta con más fuerza que por la parte de dentro, y como las puertas de las neveras suelen ser algo grandotas (en superficie), tenemos que una diferencia de presión no muy grande puede hacer que tengamos que aplicar una fuerza fuera de nuestro alcance.

Es decir, que como la fuerza ejercica por una presión en una superficie es a lo bruto algo así como

F= P * S

y echando una superficie de 1m^2 (una puerta pequeñita!) y una diferencia de presiones de un centésimo de pascal (2) tenemos que aplicar una fuerza de unos 1000 Newton (halaa!!!!).

Y cómo se podría conseguir que aumentase la presión fuera o bajase dentro? Como cambiar la presión de una habitación entera me parece más difícil que cambiar la presión del interior de una nevera (que es una cosa más manejable, pequeñita...) supongo que tendrá que ver con el aire que hay dentro de la nevera, algo que le pasa al abrirla y cerrarla.

Bueno, si se abre una nevera inmediatemante se convierte en un armario muy frío, pero abierto y tal... vamos, las broncas que me echa mi padre si me la dejo abierta, porque pierde el frío... o sea, que se calienta.

Ahora tenemos una nevera con aire "poco frío" dentro, y la cerramos... el trabajo de la nevera es enfriar ese aire.

Yepa! El aire es un gas... si un gas se enfría.. qué le pasaba a la presión? pV=nRT... como el volumen de la nevera es el mismo y la temperatura de ese aire disminuye.... la presión disminuye!!

Es decir, al abrir la nevera entra aire caliente, y al volver a cerrarla se enfría, provocando que baje la presión dentro de la nevera y, si nuestra puerta es algo grandota, la diferencia de presiones no nos deja abrirla!!

Aunque claro, una nevera no está cerrada herméticamente y al cabo de un rato esa diferencia de presiones tiende a desaparecer, por eso esperando un rato se puede abrir sin problemas.

Un truco para evitar tener que esperar un rato (y es el que tengo que utilizar yo cuando quiero coger algo en el congelador de mi casa, porque por culpa de lo anterior se nos rompió la manilla) es, con los dedos, separar un poco la goma de cierre de la puerta... de esta forma dejamos un camino abierto entre interior y exterior que iguala las presiones

Footnotes:

(1) Bueno, de amiga nada, que el otro día me pisaron y cómo me dolió!
(2) No sé si es una exageración esto que digo, no me apetece buscar el orden de magnitud de las diferencias de presión que hay por ahí... pero por el resultado me parece una exageración.